基于掘進(jìn)機(jī)隨掘震源的巷道側(cè)前方斷層成像技術(shù)

王 季，覃 思，陸 斌，吳 海，趙朋朋

（中國煤炭科工集團(tuán)西安研究院有限公司，陜西 西安 710077）

0 引 言

巷道掘進(jìn)是最易發(fā)生煤礦安全事故的工序之一，其中隱伏在煤層及其圍巖內(nèi)的地質(zhì)異常體，如小斷層、采空區(qū)、陷落柱活化、煤與瓦斯局部應(yīng)力集中等，是誘發(fā)災(zāi)害事故的主要因素［1］。 目前，針對掘進(jìn)巷道側(cè)幫與前方地質(zhì)異常體的物探方法主要有：瞬變電磁法［2］、直流電法［3］、反射震波法［4-6］、反射槽波法［7-8］等。 但是目前巷道的物探方法均需要在停止掘進(jìn)機(jī)作業(yè)的條件下開展探測施工，有的甚至要求掘進(jìn)機(jī)回退一定距離以減少對探測結(jié)果的影響。 這就造成了探測作業(yè)和采掘作業(yè)的不協(xié)調(diào)，即“探采失調(diào)”問題，嚴(yán)重影響掘進(jìn)效率。 當(dāng)前，我國礦井正向著智能化、無人化開采階段邁進(jìn)，需要在不間斷掘進(jìn)作業(yè)的條件下，實(shí)時完成巷道前方和側(cè)幫地質(zhì)異常體的探測［9］。 對地震類探測方法而言，這就要求不能再使用炸藥作為震源，而是將掘進(jìn)機(jī)在掘進(jìn)過程中切割巖石產(chǎn)生的震動作為震源，利用連續(xù)的震動波遭遇地質(zhì)異常體時產(chǎn)生的回波實(shí)現(xiàn)巷道前方和側(cè)幫探測，在正常掘進(jìn)的同時隨掘隨探，保障煤礦巷道的安全快速掘進(jìn)［10］。

利用掘進(jìn)機(jī)隨掘震源的地震勘探在國外開展的較早，2001 年，TAYLOR 等［11］就曾經(jīng)以掘進(jìn)機(jī)隨掘震源開展了掘進(jìn)工作面前方地質(zhì)條件的超前探測；2002 年，PETRONIO 等［12］以隧道掘進(jìn)機(jī)震動為隨掘震源，進(jìn)行了隧道隨掘地震探測試驗并取得了初步效果。 在國內(nèi)，2015 年，覃思等［13-14］開展了井下掘進(jìn)機(jī)隨掘震源的反射試驗，成功提取了來自巷道的反射波。……